Reaksi Antar Ion dalam Larutan Air

Reaksi Antar Ion dalam
Larutan Air
1
• Larutan campuran homogen dimana dua atau
lebih komponen bebas bercampur
• Pelarut komponen larutan yang merupakan
komponen terbesar
• Zat Terlarut komponen-komponen yang larut
dalam pelarut
Larutan
Zat pelarut
Soft drink (l)
H2O
Udara (g)
N2
Patri (s)
Pb
Zat terlarut
Gula, CO2
O2, Ar, CH4
Sn
2
3
• Pembentukan larutan molekul iod dalam
etanol. Etanol merupakan solven (pelarut)
dan iod merupakan solut (zat terlarut).
• Larutan-larutan mempunyai komposisi
yang bervariasi. Karakter yang menunjukkan perbandingan solut-dengan-solven
disebut konsentrasi.
• Persen konsentrasi merupakan jumlah
gram zat terlarut setiap 100 g larutan
• Jumlah relatif solut dan solven sering
disebut tanpa menyebut jumlah
sesungguhnya
4
• Larutan encer (kiri)
mengandung solut lebih
sedikit per unit volume.
• Larutan pekat (kanan)
mengandung solut lebih
banyak per unit volume
• Pekat dan encer merupakan
istilah realtif
5
• Terdapat batas maksimal jumlah solut yang terlarut
dalam solven
• Contoh: 36,0 g NaCl dapat dilarutkan 100 g air pada
20°C
• Larutan dikatakan jenuh (saturated) jika tidak ada
solut lagi yang dapat dilarutkan pada kondisi
sekarang
• Kelarutan adalah jumlah zat terlarut dalam gram
yang dapat terlarut dalam 100 gram pelarut dalam
temperatur tertentu
6
• Kelarutan
Zat
Natrium klorida
Rumus
NaCl
Natrium
hidroksida
NaOH
Kalsium karbonat
CaCO3
kelarutan
(g/100 g water)
35.7 at 0°C
39.1 at 100°C
42 at 0°C
347 at 100°C
0.0015 at 25°C
Larutan dikatakan tak jenuh (unsaturated) karena
dapat melarutan lebih banyak solut
7
• Kelarutan meningkat dengan kenaikan
temperatur
• Larutan supersaturated mengandung solut
lebih dibanding yang dibutuhkan untuk
penjenuhan pada temperatur sendiri
• Larutan superjenuh dapat dibuat dengan
pendinginan larutan jenuh
• Larutan superjenuh tidak stabil dan mungkin
terjadi pengendapan
8
• Pengendapan adalah materi yang terpisah
dari larutan
• Pengendapan dapat juga terjadi dari reaksi
• Reaksi yang menghasilkan endapan disebut
reaksi pengendapan
• Banyak senyawa ionik berlarut di dalam air
• Solut yang menghasilkan ion dalam larutan
disebut elektrolit karena larutannya dapat
menghantarkan arus listrik
9
• Senyawa ionik mengalami disosiasi saat larut
dalam air
Ion terpisah dari padatan
dan menjadi terhidrasi
atau dikelilingi molekul air.
Ion-ion bergerak bebas
didalam larutan dan dapat
menghantarkan listrik.
Senyawa ionik yang larut sempurna
merupakan elektrolit kuat
10
• Kebanyakan senyawa molekul tidak menghantarkan
listrik dan disebut nonelektrolit
Molekul nonelektrolit
terpisah tetapi masih
utuh
Larutan tidak
menghantar listrik
karena tidak ada ion
terbentuk
Beberapa senyawa ionik mempunyai
kelarutan rendah di dalam air tetap
merupakan elektrolit kuat karena mengalami
11
disosiasi 100%.
• Disosiasi senyawa ionik dapat digambarkan
sebagai persamaan kimia
+
Na 2SO 4 (s) → 2 Na (aq) + SO (aq)
24
• Ion terhidrasi, dengan simbol (aq), ditulis
terpisah
• Keadaan fisik biasanya dihilangkan dalam
persamaan sehingga:
+
Na2SO4 → 2 Na + SO
24
12
• Senyawa ionik sering bereaksi jika larutan dalam
airnya digabung
Jika larutan Pb(NO3)2
dicampur dengan larutan KI
terbentuk endapan kuning
PbI2
13
• Reaksi tersebut dapat ditampilkan dengan
molekuler, ionik, atau persamaan ionik
netto:
Molekuler: Pb(NO3 )2 (aq) + 2KI(aq) → PbI2 (s) + 2KNO3 (aq)
Ionik: Pb 2 + (aq) + 2NO 3- (aq) + 2K + (aq) + 2I - (aq) →
PbI 2 (s) + 2K + (aq) + 2NO 3- (aq)
Ionik netto:
Pb 2 + (aq) + 2I − (aq) → PbI 2 (s)
• Bentuk paling sederhana adalah persamaan
ion netto yang menghilangkan semua
spectator ions (ion yang tidak bereaksi)
dalam persamaan
14
Cara Penulisan Persamaan Ionik
1. Tulis persamaan molekul untuk reaksi yg sudah
disetarakan.
2. Tulis ulang persamaan untuk menunjukkan ion-ion
yang terdisosiasi yang terbentuk dalam larutan.
3. Identifikasi dan abaikan ion-ion pendamping pada
kedua ruas persamaan reaksi untuk memperoleh
persamaan ionik total.
Tuliskan persamaan ionik total untuk reaksi perak
nitrat dengan sodium klorida.
AgNO3 (aq) + NaCl (aq)
Ag+ + NO3- + Na+ + ClAg+ + Cl-
AgCl (s) + NaNO3 (aq)
AgCl (s) + Na+ + NO3AgCl (s)
4.2
•
Kriteria untuk senyawa setimbang dalam
persamaan ionik dan ionik netto adalah:
1) Kesetimbangan Material – jumlah setiap atom
sama pada setiap sisi panah
2) Kesetimbangan Electrikal – muatan total sisi kiri
anak panah harus sama dengan muatan total
sisi kanan anak panah
Ingaaaaaaaaaat..muatan dalam ion harus dituliskan
jika tidak berada dalam bentuk senyawa.
Penjumlahan muatan setiap sisi merupakan muatan
total sisi reaksi.
16
• Dalam reaksi Pb(NO3)2 dengan KI kation dan
anion bertukar pasangan
• Ini merupakan contoh reaksi metatesis atau
reaksi pertukaran ganda
• Aturan kelarutan memungkinkan prediksi
kapan presipitasi dapat terjadi
• Banyak senyawa ion yang mengikuti aturan
kelarutan
17
• Aturan kelarutan senyawa ionik dalam air:
• Senyawa larut
1. Semua senyawa dari logam alkali (IA) larut
2. Semua garam yang mengandung NH4+, NO3-.
ClO4-, ClO3-, dan C2H3O2- larut
3. Semua garam yang mengandung Cl-, Br-, atau Ilarut kecuali jika bergabung dengan Ag+, Pb2+,
dan Hg22+
4. Semua sulfat larut kecuali kombinasi dengan
Pb2+, Ca2+, Sr2+, Hg22+, dan Ba2+
18
• Senyawa Tidak larut
1. Semua hidroksida dan oksida tidak larut
kecuali bergabung dengan Gol IA dan Ca2+,
Sr2+, dan Ba2+Jika logam oksida logam larut,
mereka bereaksi dg air membentuk hidroksida.
Ion oksida (O2-) tidak eksis di air
2. Semua garam yang mengandung PO43-, CO32-,
SO32-, dan S2- tidak larut kecuali kombinasi
dengan Gol IA dan NH4+
• Pengetahuan terhadap aturan ini memeungkinkan prediksi terhadap banyak reaksi
pengendapan
19
4.2
Asam dan basa
• Asam dan basa berpengaruh terhadap warna
suatu senyawa pewarna
• Senyawa-senyawa tsb disebut indikator
asam basa karena mengindikasikan adanya
asam atau basa dengan warnanya
• Teori asam basa pertama (1884, Savante
Arrhenius)
21
• Asam membentuk ion hidrogen dan basa
membentuk ions hidroksida di dalam larutan
• Reakasi antara asam dan basa disebut
netralisasi
HCl(aq) + NaOH(aq) Æ NaCl(aq) + H2O(l)
• Secara umum reaksi asam dan basa
membentuk air dan garam (salt)
22
• Secara umum, asam adalah senyawa molekuler
yang bereaksi dengan air membentuk ion hidronium
• Proses ini disebut ionisasi:
+
HCl(g) + H2O → H3 O (aq) + Cl (aq)
-
23
• Ion hidrogen (H+) lebih biasa disebut dibanding ion
hidronium
• Reaksi ionisasi menjadi:
HCl(g) ⎯⎯→
⎯ H+ (aq) + Cl- (aq)
H2O
• Asam Monoprotik mampu menghasilkan satu ion
hidrogen per molekul
• Asam yang mampu menghasilkan lebih dari satu
ion hidrogen per molekul disebut asam polyprotik
24
Monoprotik : HCl(aq)+H2O → H3 O + (aq) + Cl - (aq)
Diprotik : H2CO 3 (aq) + H2O → H3 O + (aq) + HCO 3- (aq)
HCO 3- (aq) + H2O → H3O + (aq) + CO 32- (aq)
Triprotik : H3PO 4 (aq) + H2O → H3 O + (aq) + H2PO -4 (aq)
H2PO -4 (aq) + H2O → H3 O + (aq) + HPO 24- (aq)
HPO 24- (aq) + H2O → H3 O + (aq) + PO 34- (aq)
• Beberapa oksida nonmetal bereaksi dengan air
menghasilkan asam
• Mereka disebut anhidrida asam
25
• Logam oksida larut merupakan basa anhidrida
Nonmetal Oxides :
SO 3 (g) + H 2 O → H 2 SO 4 (aq)
sulfuric acid
N 2O 5 (g) + H 2 O → 2HNO 3 (aq)
nitric acid
CO 2 (g) + H 2 O → H2 CO 3 (aq)
carbonic acid
Metal Oxides :
CaO(s) + H2 O → Ca(OH) 2 (aq) calcium hydroxide
Na 2 O(s) + H2 O → 2NaOH(aq)
sodium hydroxide
26
• Gas Ammonia terionisasi dalam air membentuk ion
hidroksida
• Merupakan contoh basa molekuler
• Senyawa-senyawa yang mengandung N dapat
berfungsi sebagai basa
+
4
NH 3 ( aq ) + H 2 O → NH ( aq ) + OH ( aq )
-
Secara umum, basa B :
+
−
B( aq ) + H 2 O → HB ( aq ) + OH ( aq )
27
• Asam yang mengandung hidrogen, oksigen, dan
unsur lain disebut oxoacid
• Penamaan berdasarkan jumlah oksigen dalam
molekul dan tidak menggunakan awalan hidro• Jika terdapat lebih dari satu oxoacid, asam dengan
jumlah O lebih banyak menggunakan akhiran –at
sedangkan yang mempunyai O lebih sedikit
menggunakan akhiran –id
H2SO 4 asam sulfat
HNO 3 asam nitrat
H2SO 3 asam sulfit HNO 2 asam nitrit
29
• Halogen dapat menghasilkan sampai 4 oxoacid
berbeda
• Oxoacid dengan oksigen terbanyak menggunakan
awaln per- sedangkan yang mengandung O paling
sedikit mengunakan awalan hypo-
HClO asam hipoklorit HClO3 asam klorat
HClO2 asam klorit
HClO4 asam perklorat
30
•
•
Anion dihasilkan jika dinetralkan
Terdapat hubungan sederhana antara nama ion
poliatom dengan asam asal
1)
2)
•
Asam –at menghasilkan ion –at
Asam -it menghasilkan ion –it
Awalan per- dan hipo- ikut dalam penamaan ion
31
• Asam Poliprotic dapat dinetralkan
• Suatu garam asam mengandung anion yang
mampu untuk melepaskan ion hidrogen
• Jumlah hidrogenyang masih dapat dinetralkan juga
ditunjukkan
NaHSO 4
sodium hidrogen sulfat
Na 2HPO 4 sodium hidrogen fosfat
NaH2PO 4 sodium dihidrogen fosfat
32
• Penamaan basa jauh lebih sederhana
• Senyawa ionik yang mengandung ion logam
dinamakan sebgaimana senyawa ionik pada
umumnya
• Basa Molekuler diberi nama sesuai senyawa
molekul
• Asam dan basa dapat digolongkan menjadi asam
dan basa kuat atau lemah yang berati juga
elektrolit kuat atau lemah
• Asam kuat merupakan elektrolit kuat
33
• Beberapa asam kuat:
HClO4 (aq) perchloric acid
HCl(aq)
HBr(aq)
HI(aq)
hydrochloric acid
hydrobromic acid
hydroiodic acid
HNO3 (aq)
nitric acid
H 2SO 4 (aq) sulfuric acid
• Basa kuat merupakan hidroksida logam yang larut
dalam air
34
• Meliputi:
Group IA
Group IIA
LiOH lithium hydroxide
NaOH sodium hydroxide
KOH potassium hydroxide Ca(OH) 2 calcium hydroxide
RbOH rubidium hydroxide Sr(OH) 2 strontium hydroxide
CsOH cesium hydroxide
Ba(OH)2 barium hydroxide
• Kebanyakan asam tidak terionisasi sempurna
dalam air
• Diklasifikasikan sebagai elektrolit lemah
35
Kuat nyala lampu dalam
eksperimen berbeda-beda
Asam dan basa lemah merupakan elektrolit
lemah karena kurang dari 100% molekul
terionkan
36
• Asam dan basa lemah berada sebagai keseimbangan
dinamik dalam larutan
• Asam asetat:
Reaksi forward;
ionisasi
Reaksi reverse:
rekombinasi ion
Kesimbangan dinamik /kimia laju reaksi forward sama
37
dengan reaksi reverse.
• Netralisasi asam kuat dengan basa kuat
menghasilkan garam dan air:
Molecular: HCl(aq)+KOH(aq)→ KCl(aq)+H2O
Ionic : H+ (aq) + Cl- (aq) + K + (aq) + OH- (aq) → H2O + K + (aq) + Cl- (aq)
Net ionic : H+ (aq) + OH- (aq) → H2O
• Persaman ion netto ini hanya untuk asam kuat dan
basa kuat
• Netralisasi asam lemah dengan basa kuat
melibatkan elektrolit lemah dan kuat
38
• Netralisasi asam acetat dengan NaOH:
Molecular : HC 2H3 O 2 (aq) + NaOH(aq) → NaC 2H3 O 2 (aq) + H2O
Ionic : HC 2H3 O 2 (aq) + Na + (aq) + OH - (aq) →
Na + (aq) + C 2H3 O -2 (aq) + H2O
Net ionic : HC 2H3 O 2 (aq) + OH - (aq) → C 2H3 O -2 (aq) + H2O
• Dalam persamaan ionik, rumus elektrolit lemah
berada dalam bentuk molekuler
39
• Hal yang sama pada reaksi asam kuat dengan
basa lemah
• Reaksi amonia dengan HCl:
NH3 (aq) + H+ (aq) → NH4+ (aq)
atau
NH3 (aq) + H3O+ (aq) → NH4+ (aq) + H2O
• Air hanya terbentuk diproduk jika digunakan ion
hidronium
40
• Baik asam lemah maupun kuat bereaksi dengan
hidroksida dan oksida tidak larut
• “driving force” reaksi adalah pembentukan air
• Magnesium hidroksida mempunyai kelarutan
rendah dalam air, tetapi bereaksi dengan asam
• Reaksi:
+
2+
Mg(OH) 2 (s) + 2 H (aq) → Mg (aq) + 2H2O
• Magnesium hidroksida ditulis solid karena tidak
larut
41
• Beberapa oksida logam juga larut dalam asam
• Besi(III) oksidaberekasi dengan HCl:
Molecular : Fe 2O3 (s) + 6HCl(aq) → 2FeCl3 (aq) + 3H2O
Net ionic : Fe 2O3 (s) + 6H+ (aq) → 2Fe 3 + (aq) + 3H2O
• Beberapa reaksi dengan asam dan basa menghasi
lkan gas
• Reaksi berlangsung sampai selesai karena gas
yang terbentuk tidak mungkin bereaksi balik
42
Gas Senyawa
Persamaan ion netto
H 2S Sulfides
2H + + S2- → H 2S
HCN Cyanides
H + + CN - → HCN
CO 2
2H + + CO 32- → CO 2 + H 2 O
Carbonates
Hydrogen Carbonates H + + HCO 3- → CO 2 + H 2 O
SO 2
NH 3
Sulfites
2H + + SO 32- → SO 2 + H 2 O
Hydrogen Sulfites
H + + HSO 32- → SO 2 + H 2 O
Ammonium Salts
NH 4+ + OH - → NH 3 + H 2 O
(CO2 dan SO2 dihasilkan dari dekomosisi H2CO3 dan H2
SO3)
43
• Larutan dikarakterisaikan dengan konsentrasi
• Konsentrasi molar atau molaritas (M) didefinisik
an sebagai:
mol solut
liter larutan
molaritas (M) =
• Molaritas larutan menujukkan hubungan equivalen
anatar mol solut dengan volume larutan
44
• Larutan memberikan cara mudah untuk
menggabungan berbagai reaktan dalam banyak
reaksi kimia
• Contoh: Berapa gram AgNO3 diperlukan untuk
membuat 250 mL larutan 0,0125 M AgNO3 ?
ANALYSIS: cari mol, kemudian massa solut
Jawaban:
0,250 L AgNO 3 sol ×
0,0125 mol AgNO 3
1,00 L AgNO 3 sol
×
169,9 g AgNO 3
mol AgNO 3
= 0,531 g AgNO 3
45
Pengenceran larutan adalah prosedur untuk
penyiapan larutan yang kurang pekat dari larutan
yang lebih pekat.
Pengenceran
Penambahan
pelarut
Mol zat terlarut
Sebelum pengenceran (i)
=
Mol zat terlarut
Setelah pengenceran (f)
MiVi
=
MfVf
4.5
• Contoh: Berapa mL larutan 0,124 M NaOH dibutuhkan
untuk bereaksi secara tepat dengan 15,4 mL larutan
0,108 M H2SO4?
2 NaOH + H2SO4 Æ Na2SO4 + 2H2O
ANALYSIS: gunakan rasio mol-mol untuk melakukan
konversi
Jawaban:
0,0154 L H 2SO 4 sol ×
×
1,00 L NaOH sol
0,124 mol NaOH
0,108 mol H 2SO 4
1,00 L H 2SO 4 sol
mol NaOH
× 12mol
H 2SO 4
× 10001 LmL = 26,8 mL NaOH sol
47
• Pereaksi pembatas
• Contoh: Berapa mol BaSO4 akan terbentuk jika 20,0 m
L larutan 0,600 M BaCl2 dicampur dengan 30,0 mL laru
tan 0,500 M MgSO4?
BaCl2 + MgSO4 Æ BaSO4 + MgCl2
ANALYSIS: Ada perekasi pembatas.
Jawaban:
0,600 mol BaCl2
1 mol BaSO4
0,0200 L BaCl2 sol × 1,00
×
L BaCl2 sol
1 mol BaCl2 = 0,0120 mol BaSO4
0,500 mol MgSO 4
1 mol BaSO4
0,0300 L MgSO4 sol × 1,00
×
L MgSO 4 sol
1 mol MgSO 4 = 0,0150 mol BaSO4
∴ 0,0120 mol BaSO4 terbentuk
48
• Titrasi merupakan teknik yang digunakan untuk pe
ngukuran kuantitatif jumlah larutan
• Titik akhir (end-point) ditentukan secara visual
49
Berapakah volume dari 1,420 M larutan NaOH
dibutuhkan untuk mentitrasi 25,00 mL 4.50 M
larutan H2SO4?
TULISKAN PERSAMAAN KIMIANYA!
H2SO4 + 2NaOH
M
volume asam
asam
25,00 mL x
2H2O + Na2SO4
reaksi
mol asam
4,50 mol H2SO4
1.000 mL larutan
x
koef.
M
mol basa
2 mol NaOH
1 mol H2SO4
x
basa
volume basa
1.000 ml larutan
1,420 mol NaOH
= 158 mL
4.7
• Jalur kerja stoikiometri:
51